高功率高光束质量980nm垂直腔底面发射激光器

报道了优化p面电极的高功率高光束质量980nm垂直腔底面发射激光器(VCSEL).采用数学模型对VCSEL的电流密度进行了模拟计算,发现电流密度分布由氧化孔直径和p面电极直径决定.确定氧化孔直径后,优化p面电极直径可以实现电流密度的均匀分布,抑制远场光斑中高阶边模的产生.将p面电极直径优化为580μm,制作的600μm的VCSEL远场发散角从30°减小到15°,优化器件的阈值电流和最高输出功率都略有增加.通过改进器件封装方式后,器件输出功率达到2.01W,激射波长为982.6nm.     

拟南芥AtGLR1.3和AtGLR3.3启动子的GUS基因融合表达

用启动子融合GUS基因的方法,研究了AtGLR1.3和AtGLR3.3基因在拟南芥植株的组织表达.结果表明：这2个基因分别在植株的不同组织和器官内表达,具有组织表达的特异性,其中AtGLR1.3主要在根部的皮层和托叶着生部位表达;AtGLR3.3主要在植株的维管组织中表达,尤其在根部、胚轴和叶的维管组织中.从这2个基因分别在皮层和维管组织中表达,推测它们的功能与Ca2＋吸收和转运相关.     

用于不锈钢薄板切割的直接半导体激光源

针对高功率半导体激光器存在的光束质量差、单元功率低的缺点,利用合束技术来提高激光功率及光束质量,配合QBH光纤前端帽优化聚焦镜以实现高效耦合。采用11个条宽5.4 mm的迷你线阵合束,通过光束整形、空间合束、偏振合束和波长合束,聚焦耦合进200μm/0.2光纤。在50 A电流下,实现连续386 W输出,功率密度为1.23 MW/cm2,电光效率为43.6%。在200 W的功率下,该激光器可以切割厚度为1 mm的不锈钢薄板。     

980 nm OPS-VECSEL单个谐振周期内量子阱数目的理论分析

设计了一种新型的980 nm底发射光抽运垂直外腔面半导体激光器(OPS-VECSEL),对比分析计算了器件在单个谐振周期内不同量子阱数目下的性能.得到了在单阱条件下,阈值光功率密度为5 kW/cm~2时,输出功率超过1.8 w,斜率效率超过40%的优异性能.

Abstract：

A new type of 980 nm bottom-emitting optically pumped vertical external cavity surface-emitting laser (OPSVECSEL) is designed and the performance of the device in one optical resonance period with different quantum well numbers is analyzed. For single quantum well in one optical resonance period, the threshold power density of incident light is 5 kW/cm~2, and the output power is higher than 1.8 W with a slope efficiency exceeding 40%.     

反射各向异性谱在线监测852nm半导体激光器AlGaInAs/AlGaAs量子阱的MOCVD外延生长

研究了生长温度和中断时间对AlGaInAs/AlGaAs量子阱外延质量的影响,并使用金属有机化合物汽相沉积(MOCVD)外延生长了AlGaInAs/AlGaAs量子阱和852nm半导体激光器。通过使用反射各向异性谱(RAS)和光致发光谱在线监测和研究了AlGaInAs/AlGaAs界面的外延质量。研究结果表明高温生长可以导致从AlGaInAs量子阱层到AlGaAs势垒层的In析出现象。通过优化生长温度和在AlGaInAs/AlGaAs界面处使用中断时间,可以有效抑制In析出,从而获得AlGaInAs/AlGaAs陡峭界面。使用优化后的外延生长条件,外延生长了整个852nm半导体激光器,使用RAS在线监测了激光器的外延生长过程,可以有效地分辨出不同外延层和生长阶段。     

808nm InGaAlAs垂直腔面发射激光器的结构设计

为实现垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)在808 nm波长的激射,对VCSEL芯片的整体结构进行了设计。基于应变量子阱的能带理论、固体模型理论、克龙尼克-潘纳模型和光学传输矩阵方法,计算了压应变InGaAlAs量子阱的带隙、带阶、量子化子能级以及分布布拉格反射镜(DBR)的反射谱,从而确定了量子阱的组分、厚度以及反射镜的对数。数值模拟的结果表明,阱宽为6 nm的In0.14Ga0.74Al0.12As/Al0.3Ga0.7As量子阱,在室温下激射波长在800 nm左右,其峰值材料增益在工作温度下达到4000 cm-1;渐变层为20 nm的Al0.9Ga0.1As/Al0.2Ga0.8As DBR,出光p面为23对时反射率为99.57%,全反射n面为39.5对时反射率为99.94%。设计的顶发射VCSEL结构通过光电集成专业软件(PICS3D)验证,得到室温下的光谱中心波长在800 nm处,证实了结构设计的正确性。     

外部光反馈半导体激光器的结构优化研究

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响.模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整,在理论上可以将器件的频率噪声降低5×108 Hz左右,相对强度噪声降低8 dB/Hz左右.该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导,同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义.     

利用亚波长矩形金属光栅稳定980nm高功率垂直腔面发射激光器偏振（英文）

利用亚波长矩形金属光栅的偏振特性,在垂直腔面发射激光器的有源区引入各向异性增益从而达到控制其偏振的目的。光栅参数设计基于均匀介质理论和抗反射理论,光栅设计周期为186 nm,占空比为0.5,并且光栅制作于GaAs盖层来对TE偏振光提供额外的反射率。经过设计分析对p-DBRs的对数进行了缩减,并且将光栅条之间的盖层区域刻蚀掉,刻蚀深度为1μm左右。盖层刻蚀的结果使电流注入的方向严格沿着光栅条线性注入的有源区,从而增加了非均匀增益并提高了偏振比。通过多物理场有限元分析软件对器件进行了模拟分析,结果基本上符合设计要求。通过优化工艺步骤,最终得到了550μm孔径器件的输出功率为780 mW,并且偏振比达到4.8的结果。     

"半导体激光材料及器件"专题导读

自1960年梅曼发明人类历史上第一台激光器以来,激光技术在经济、科技、军事等领域发挥着越来越重要的作用.半导体激光科学与技术以半导体激光器件为核心,涵盖研究光的受激辐射放大的规律、产生方法、器件技术、调控手段和应用技术,历经六十余年发展,不仅在基础科学领域不断研究深化,科学技术水平不断提升,而且在应用领域上不断拓展和创...     

氧化孔径对高功率垂直腔面发射激光器温升的影响

为了在制作垂直腔面发射激光器(VCSEL)时选择合适的氧化孔径尺寸,以获得较好的光束质量和较高的输出功率,对具有不同氧化孔径的单管器件的热特性进行了实验研究。通过控制氧化时间,制作了氧化孔径分别为415、386、316μm的单管器件,台面直径和P型接触电极直径均为450μm和400μm。针对3种器件在室温连续工作条件下不同的输出特性,对它们的热阻进行了实验测量,发现氧化孔径越小时器件热阻越大。通过对比电流、波长及温度的关系,得到了由电流引起的自热效应给3种器件带来的温升情况。注入电流为1A时,氧化孔径为415μm的器件温度为32.4℃,氧化孔径为386μm的器件温度为35.2℃,氧化孔径为316μm时,器件的温度高达76.4℃。